【手続補正書】
【提出日】平成18年1月31日(2006.1.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】画像表示装置及び撮像装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  画像表示素子と、その画像表示素子が形成する原画からの光を観察者の眼又は被投射面に導く表示光学系とを有する画像表示装置であって、
前記表示光学系は、少なくとも反射作用を有する第１の面と、この第１の面で反射した前記原画からの光を再度前記第１の面に向けて反射する第２の面とを少なくとも含む複数の光学面を有し、
前記第１の面は、前記第２の面から該第１の面に再度入射した中心画角主光線を、該第１の面における中心画角主光線のヒットポイント上での法線に対して前回とは反対側に反射する面であり、
前記複数の光学面のうち少なくとも１面は回折光学面であり、
前記表示光学系内で前記原画の中間像が形成されることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】  前記第１の面および前記回折光学面である前記第２の面が、内部が光学媒質で満たされた透明体上にあることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】  前記第１および第２の面が、内部が光学媒質で満たされた第１の透明体上にあり、
前記第１および第２の面以外の前記回折光学面が、内部が光学媒質で満たされた第２の透明体上にあることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】  前記回折光学面が、前記原画の位置とその中間像の位置との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項５】  前記回折光学面は、前記原画の位置よりも該原画からの光の瞳結像位置に近い位置に設けられていることを特徴する請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項６】  前記第１および第２の面と第３の面とが、内部が光学媒質で満たされた透明体上にあり、
前記透明体に入射する光線は、順に、前記第３の面を透過し、前記第１の面で反射し、前記第２の面で反射し、前記第１の面で反射し、前記第３の面で反射し、前記第１の面を透過する光路を辿って前記透明体から射出することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項７】  前記第１の面で反射して最初に前記第２の面に入射する中心画角光線との反射光線とのなす角度θが、
｜θ｜＜６０°
なる条件を満足することを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】  前記第１および第２の面と、第３の面とが内部が光学媒質で満たされた透明体上にあり、
前記透明体に入射する光線は、順に、前記第３の面を透過して、前記第１の面で反射し、前記第２の面で反射し、前記第１の面で反射し、前記第２の面で反射し、前記第１の面で反射し、前記第３の面で反射し、前記第１の面を透過する光路を辿って前記透明体から射出することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項９】  前記第２の面で反射して最初に前記第１の面に入射する中心画角光線との反射光線とのなす角度θが、
｜θ｜＜６０°
なる条件を満足することを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】  被写体像を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子の撮像面に被写体像を形成する撮像光学系とを有する撮像装置であって、
前記撮像光学系は、少なくとも反射作用を有する第１の面と、この第１の面で反射した被写体からの光を再度前記第１の面に向けて反射する第２の面とを少なくとも含む複数の光学面を有し、
前記第１の面は、前記第２の面から該第１の面に再度入射した中心画角主光線を、該第１の面における中心画角主光線のヒットポイント上での法線に対して前回とは反対側に反射する面であり、
前記複数の光学面のうち少なくとも１面は回折光学面であり、
前記撮像光学系内で前記被写体の中間像が形成されることを特徴とする撮像装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、画像表示素子と、画像表示素子が形成する原画からの光を観察者の眼又は被投射面に導く表示光学系とを有する画像表示装置において、表示光学系は、少なくとも反射作用を有する第１の面と、この第１の面で反射した原画からの光を再度第１の面に向けて反射する第２の面とを少なくとも含む複数の光学面を有し、第１の面は、第２の面から該第１の面に再度入射した中心画角主光線を、該第１の面における該主光線のヒットポイント上での法線に対して前回とは反対側に反射する面である。そして、上記複数の光学面のうち少なくとも１面を回折光学面とし、表示光学系内で原画の中間像を形成させている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
１は第１の光学系を構成する光学素子１であり、内部が屈折率が１より大きい透明媒質で満たされた透明体（プリズム体）上に３つの光学面Ａ，Ｂ，Ｃを有する。面Ａ（第１の面）、面Ｂ（第３の面）はともに透過面および反射面として作用する透過反射兼用面、面Ｃ（第２の面）は回折光学面としての作用を持つ反射面である。また、面Ａ，Ｂ，Ｃはいずれも後述する中心画角主光線に対して偏心した偏心面である。また、面Ｃにおける後述する折り返し反射は、面Ｃに形成された反射膜による反射である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
また、光学素子１において、光は、面Ｂ→面Ａ→面Ｃ（折り返し反射）→面Ａ→面Ｂ→面Ａの順に各面を辿り、面Ｃでの折り返し反射を境に、最終の反射である面Ｂに至るまで、それまでの光路を逆にたどる。つまり、光学素子１内に、往路としての面Ｂ→面Ａ→面Ｃと、復路としての面Ｃ→面Ａ→面Ｂとが形成される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
１は第１の光学系を構成する光学素子であり、内部が屈折率が１より大きい透明媒質で満たされた透明体（プリズム体）上に３つの光学面Ａ，Ｂ，Ｃを有する。面Ａ（第１の面）、面Ｂ（第３の面）はともに透過面および反射面として作用する透過反射兼用面、面Ｃ（第２の面）は回折光学面としての作用を持つ反射面である。また、面Ａ，Ｂ，Ｃはいずれも後述する中心画角主光線に対して偏心した偏心面である。また、面Ｃにおける後述する折り返し反射は、面Ｃに形成された反射膜による反射である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
撮像素子６からの画像信号は、画像処理回路７により各種画像処理が施され、半導体メモリや磁気ディスク、光ディスク等の記録媒体に記録される。
また、本実施形態では、光学素子１において、光は面Ａ→面Ｂ→面Ａ→面Ｃ（折り返し反射）→面Ａ→面Ｂの順に各面を辿り、面Ｃでの折り返し反射を境に、最終の透過面である面Ｂに至るまでそれまでの光路を逆にたどる。つまり、光学素子１内に往路としての面Ｂ→面Ａ→面Ｃと復路 としての面Ｃ→面Ａ→面Ｂとが形成される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
なお、本実施形態では、回折光学面を面Ｃとした場合について説明したが、回折光学面を第２の光学系２中に設けてもよい。この場合も、撮像光学系から不要な面を取り除き、撮像光学系全体を小型にし、かつ色収差等を補正できるという作用効果が得られ、更には光学素子１で発生した偏心収差を補正しやすくなるため、非常に良好な光学性能を得た撮像装置を提供することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
１１は第１の光学系を構成する光学素子であり、内部が屈折率が１より大きい透明媒質で満たされた透明体（プリズム体）上に３つの光学面Ａ，Ｂ，Ｃを有する。面Ａ（第１の面）、面Ｂ（第３の面）はともに透過面および反射面として作用する透過反射兼用面、面Ｃ（第２の面）は回折光学面としての作用を持つ反射面である。また、面Ａ，Ｂ，Ｃはいずれも後述する中心画角主光線に対して偏心した偏心面である。また、面Ｃにおける後述する折り返し反射は、面Ｃに形成された反射膜による反射である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
光学素子１１において、光は、面Ｂ→面Ａ→面Ｃ→面Ａ（折り返し反射）→面Ｃ→面Ａ→面Ｂ→面Ａの順に各面を辿り、面Ａでの折り返し反射を境に、最終の反射である面Ｂに至るまで、それまでの光路を逆にたどる。つまり、光学素子１１内に、往路としての面Ｂ→面Ａ→面Ｃ→面Ａと、復路としての面Ａ→面Ｃ→面Ａ→面Ｂとが形成される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
１１は第１の光学系を構成する光学素子であり、内部が屈折率が１より大きい透明媒質で満たされた透明体（プリズム体）上に３つの光学面Ａ，Ｂ，Ｃを有する。面Ａ（第１の面）、面Ｂ（第３の面）はともに透過面および反射面として作用する透過反射兼用面、面Ｃ（第２の面）は回折光学面としての作用を持つ反射面である。また、面Ａ，Ｂ，Ｃはいずれも後述する中心画角主光線に対して偏心した偏心面である。また、面Ｃにおける後述する折り返し反射は、面Ｃに形成された反射膜による反射である。さらに、面Ｂには半透過反射膜（ハーフミラー）が形成されている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
１２は第２の光学系で、１６はＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等、光電変換作用を有する撮像素子である。Ｓは光学素子１１および第２の光学系１２からなる撮像光学系の入射瞳であり、この位置に絞りを置いて不要光の入射を防いでいる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
光学素子１１において、光は、面Ａ→面Ｂ→面Ａ→面Ｃ→面Ａ（折り返し反射）→面Ｃ→面Ａ→面Ｂの順に各面を辿り、面Ａでの折り返し反射を境に、最終の透過面である面Ｂに至るまで、それまでの光路を逆にたどる。つまり、光学素子１１内に、往路としての面Ｂ→面Ａ→面Ｃ→面Ａと、復路としての面Ａ→面Ｃ→面Ａ→面Ｂとが形成される。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
まず、最も左の項目ＳＵＲＦは面番号を示している。また、Ｘ，Ｙ，ＺおよびＡは，面Ｓ１の中心を原点（０，０，０）とし、図中に示したｙ軸，ｚ軸と紙面奥向きにｘ軸をとった座標系における各面の面頂点の位置（ｘ，ｙ，ｚ），並びに、図面上で反時計回り方向を正方向とするｘ軸回りの回転角度ａ（単位：度）である。Ｒは曲率半径である。ＴＹＰの項は面形状の種類を表し、ＳＰＨは球面であり，ＦＦＳは以下の式に従う回転非対称面である。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
φ(x,y)=2π/λ(c1x + c2y + c3x2+ c4xy + c5y2 + c6x3 + c7x2y + c8xy2
+ c9y3 + c10x4+ c11x3y + c12x2y2 + c13xy3 + c14y4+ c15x5 + c16x4y
+ c17x3y2 + c18x2y3 + c19xy4 + c20y5 + c21x6+ c22x5y + c23x4y2
+ c24x3y3 + c25x2y4 + c26xy5 + c27y6)
ＤＯＥ面の位相関数は同表の下側に記載された、ｃ＊＊に対応する回転非対称形状であることを示している。但し、記載されていないｃ＊＊の値は０である。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６７】
本数値実施例７の長さのディメンジョンを有する数値をｍｍとして考えると、射出瞳径φ１０ｍｍ、画像サイズ１０ｍｍ×７．５ｍｍ程度で水平画角５０°の画像をｚ軸方向無限遠方に表示する表示光学系となる。
また、本数値実施例の光学系は、数値実施例１の光学系と同様に、ＳＩを撮像素子６の受光面とする撮像光学系として用いることもできる。